在微米尺度上引導(dǎo)分子運(yùn)動(dòng)

在微米尺度上引導(dǎo)分子運(yùn)動(dòng)（molecular movement）有可能將光轉(zhuǎn)化為可持續(xù)能源（sustainable energy）。

合成（Synthetic）、自制纖維（self-made fibers）已被發(fā)現(xiàn)可以引導(dǎo)分子運(yùn)動(dòng)，這可以通過長距離的光來推動(dòng)，從而促進(jìn)了以新方式利用光作為可持續(xù)能源來源的潛力。

諾丁漢大學(xué)（英國）的研究人員使用了超分子系統(tǒng)——通過分子間相互作用組織的分子亞單元組合，可以是離子或共價(jià)的——其中分子“旅行者”可以被光沿著幾微米的路徑推進(jìn)當(dāng)用可見光照射時(shí)（見圖）。

“在生物體中，分子馬達(dá)沿著特定的分子路徑行進(jìn)，[這是]細(xì)胞功能的重要組成部分，”諾丁漢化學(xué)學(xué)院教授、這項(xiàng)研究的首席研究員大衛(wèi)·阿瑪比利諾 (David Amabilino) 說?！拔覀円呀?jīng)證明，液體中的合成、自制分子纖維的行為就像分子旅行者在其長度 10,000 倍的距離內(nèi)移動(dòng)的路徑?！?/p>

發(fā)現(xiàn)互動(dòng)

在這項(xiàng)研究中，帶相反電荷的化學(xué)基團(tuán)之間的相互作用被用來在典型的靜態(tài)系統(tǒng)中產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)；研究人員在纖維中引入了一種轉(zhuǎn)換分子（“來回?cái)[動(dòng)得很快”）。

具體來說，根據(jù)該團(tuán)隊(duì)的說法，當(dāng)光線照射到路徑上時(shí)，旅行者分子與路徑的相互作用會減弱。研究人員發(fā)現(xiàn)，這“可能存在一定距離”。

當(dāng)開關(guān)分子受到照射時(shí)，會釋放熱量；“這種熱量具有幫助鋼絲圈移動(dòng)的局部效應(yīng)，因此開關(guān)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)以及它發(fā)生時(shí)釋放的熱量對于使系統(tǒng)工作很重要?！?/p>

反射熒光顯微鏡使研究人員能夠同時(shí)激發(fā)移動(dòng)的分子并在它們發(fā)光時(shí)觀察它們。

諾丁漢團(tuán)隊(duì)的系統(tǒng)“對形成纖維的溶劑很敏感”。研究合著者馬里奧·桑佩里 (Mario Samperi) 表示，在強(qiáng)液體中，移動(dòng)的分子會沿著纖維移動(dòng)到另一個(gè)位置。

他指出，當(dāng)液體較弱時(shí)，“重新排列的纖維環(huán)會在旅行者沿著其移動(dòng)并融入新形成的圓形軌道的地方形成。

我們希望能夠以可控的方式將其他分子從一個(gè)地方運(yùn)輸?shù)搅硪粋€(gè)地方，以便移動(dòng)的分子可以將包裹從一個(gè)地方帶到另一個(gè)地方，模仿自然，但使用光作為能量。”

這是此類系統(tǒng)第一次能夠模仿細(xì)胞中纖維的這種運(yùn)動(dòng)?！叭绻覀兡苷业皆谶@個(gè)過程中利用光的潛力的方法，”Amabilino 說，“那么它可以為在光激活藥物中的使用鋪平道路，為利用光能作為能源的新方法，以及 創(chuàng)造新的可持續(xù)方式來執(zhí)行化學(xué)任務(wù)?！?/p>

審核編輯：劉清